Scheda Tecnica Emettitore e Rivelatore IR LTE-C9511-E - Lunghezza d'Onda 940nm - Corrente Diretta 20mA - Tensione Diretta 1.5V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente discreto a infrarossi progettato per applicazioni che richiedono un'emissione e una rilevazione affidabile della luce infrarossa. Il dispositivo è un componente per montaggio superficiale con una lunghezza d'onda di picco di 940nm, che lo rende adatto a una varietà di sistemi optoelettronici.

1.1 Caratteristiche

• Conforme agli standard RoHS e Prodotto Ecologico.
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7" di diametro per l'assemblaggio automatizzato.
• Compatibile con apparecchiature di posizionamento automatico e processi di saldatura a rifusione a infrarossi.
• Impronta del package standard EIA.
• Lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) di 940nm.
• Involucro in plastica trasparente con lente a vista dall'alto.
• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3.

1.2 Applicazioni

• Emettitore a infrarossi per telecomandi.
• Sensore a infrarossi montato su PCB per rilevamento di prossimità, trasmissione dati o allarmi di sicurezza.

2. Dimensioni di Contorno

Il componente aderisce al contorno standard di un package per dispositivo a montaggio superficiale (SMD). Tutte le dimensioni principali sono fornite nei disegni della scheda tecnica con una tolleranza standard di ±0.15mm, salvo diversa specificazione. Il package è progettato per un posizionamento e una saldatura affidabili su circuiti stampati.

3. Valori Nominali Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):100 mW
• Corrente Diretta di Picco (IFP):1 A (in condizioni pulsate: 300 pps, larghezza impulso 10μs)
• Corrente Diretta Continua (IF):50 mA
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-55°C a +100°C
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Temperatura di picco massima di 260°C per 10 secondi.

4. Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione tipici sono misurati a TA=25°C in condizioni di test specificate, fornendo il comportamento operativo atteso.

• Intensità Radiante (I_E):4.0 (Min), 6.0 (Tip) mW/sr a I_F= 20mA.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_Picco):940 nm (Tip) a I_F= 20mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):50 nm (Tip) a I_F= 20mA.
• Tensione Diretta (V_F):1.2 (Tip), 1.5 (Max) V a I_F= 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max) a V_R= 5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):20 (Min), 25 (Tip) gradi. θ_1/2è l'angolo fuori asse in cui l'intensità radiante è la metà del valore assiale.

4.1 Lista Codici Bin

I dispositivi sono raggruppati in bin in base all'Intensità Radiante misurata a 20mA per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione.

• Codice Bin K:4 a 6 mW/sr
• Codice Bin L:5 a 7.5 mW/sr
• 6 a 9 mW/sr to 9 mW/sr
• Codice Bin N:7 a 10.5 mW/sr

5. Curve di Prestazione Tipiche

Le seguenti curve illustrano il comportamento del dispositivo in varie condizioni, fornendo una visione più approfondita per la progettazione del circuito.

5.1 Distribuzione Spettrale

La curva di uscita spettrale mostra l'intensità radiante relativa attraverso le lunghezze d'onda, centrata attorno al picco di 940nm con una tipica larghezza a mezza altezza di 50nm, definendo la purezza spettrale della luce infrarossa.

5.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

Questa curva IV descrive la relazione tra la corrente diretta applicata e la conseguente caduta di tensione ai capi del dispositivo, cruciale per determinare la tensione di pilotaggio necessaria e la dissipazione di potenza.

5.3 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questo grafico mostra la riduzione della massima corrente diretta continua ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente, essenziale per la gestione termica e l'affidabilità.

5.4 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

Illustra come la potenza ottica in uscita scala con l'aumento della corrente di pilotaggio, aiutando a ottimizzare l'impostazione della corrente per la luminosità/intensità desiderata.

5.5 Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

Mostra la tipica diminuzione dell'uscita ottica all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per applicazioni che operano in ambienti termici variabili.

5.6 Diagramma del Diagramma di Radiazione

Un grafico polare che rappresenta la distribuzione angolare della radiazione infrarossa emessa, caratterizzata dal tipico angolo di visione di 25 gradi. Questo definisce il cono di emissione ed è vitale per allineare l'emettitore con un rivelatore.

6. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

6.1 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Vengono fornite le dimensioni consigliate per il land pattern sul PCB per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e dissipazione termica durante il processo di rifusione.

6.2 Dimensioni del Confezionamento a Nastro e Bobina

Disegni dettagliati specificano le dimensioni del nastro portante, la spaziatura delle tasche e le specifiche della bobina compatibili con le apparecchiature standard di assemblaggio SMD.

• Diametro bobina: 7 pollici.
• Quantità per bobina: 1500 pezzi.
• Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

7.1 Condizioni di Magazzinaggio

A causa della sua classificazione Livello di Sensibilità all'Umidità 3, devono essere seguiti protocolli di magazzinaggio specifici. Le confezioni sigillate in fabbrica, non aperte, con essiccante devono essere conservate sotto i 30°C e il 90% di UR e utilizzate entro un anno. Una volta aperte, i componenti devono essere conservati sotto i 30°C e il 60% di UR e idealmente rifusi entro una settimana. Lo stoccaggio prolungato al di fuori della busta originale richiede un armadio a secco o un contenitore sigillato con essiccante. I componenti conservati per oltre una settimana devono essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning".

7.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Evitare detergenti chimici aggressivi o corrosivi.

7.3 Raccomandazioni per la Saldatura

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi. Si raccomanda un profilo di temperatura conforme a JEDEC.

• Saldatura a Rifusione:Temperatura di picco massima di 260°C per un massimo di 10 secondi (massimo due cicli di rifusione).
• Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima della punta di 300°C per un massimo di 3 secondi per piazzola.

Il profilo esatto deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati.

7.4 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Poiché un diodo emettitore a infrarossi (IRED) è un dispositivo pilotato in corrente, una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatoria per un funzionamento stabile. La configurazione del circuito raccomandata (Circuito A) prevede una resistenza individuale in serie con ciascun IRED, anche quando più dispositivi sono collegati in parallelo a una sorgente di tensione. Ciò garantisce una distribuzione uniforme della corrente e un'intensità radiante coerente su tutti i dispositivi, prevenendo variazioni di luminosità che possono verificarsi in un semplice collegamento in parallelo senza resistenze individuali (Circuito B).

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo componente è progettato per applicazioni a infrarossi generiche. La sua lunghezza d'onda di 940nm è ideale per i sistemi di telecomando grazie all'alta trasmissione attraverso molte plastiche e alla bassa visibilità. È anche adatto per collegamenti dati a corto raggio, rilevamento di oggetti e sensori di prossimità nell'elettronica di consumo, nelle apparecchiature per ufficio e nei controlli industriali di base.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Allineamento Ottico:L'angolo di visione di 25 gradi richiede un attento allineamento meccanico tra l'emettitore e il corrispondente fotorivelatore (ad es., fototransistor o fotodiodo) per una forza del segnale ottimale.
• Impostazione della Corrente:Operare a o al di sotto della corrente diretta continua raccomandata di 20mA per testare i parametri chiave. Utilizzare le curve di prestazione per selezionare la corrente appropriata per l'intensità radiante richiesta, considerando la dissipazione di potenza e gli effetti termici.
• Immunità alla Luce Ambiente:
• Quando utilizzato come parte di un sistema di rilevamento, considerare l'uso di segnali IR modulati e rivelatori filtrati corrispondenti per respingere le interferenze da sorgenti di luce ambiente come la luce solare o le lampadine a incandescenza.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'adeguata dissipazione termica, specialmente se si opera vicino ai valori nominali massimi o ad alte temperature ambiente, per mantenere l'affidabilità a lungo termine.

8.3 Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona come un diodo a emissione luminosa (LED) a infrarossi. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la sua tensione diretta (V_F), gli elettroni e le lacune si ricombinano nella giunzione del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. I materiali semiconduttori specifici (ad es., GaAs) sono scelti per produrre fotoni nello spettro infrarosso (940nm), invisibile all'occhio umano ma rilevabile da fotorivelatori al silicio.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Qual è la differenza tra Intensità Radiante e Intensità Luminosa?

L'Intensità Radiante (misurata in mW/sr) è la potenza ottica emessa per angolo solido nello spettro infrarosso. L'Intensità Luminosa (misurata in candela) è ponderata dalla sensibilità dell'occhio umano e non è applicabile a questa sorgente infrarossa non visibile.

9.2 Posso pilotare questo IRED direttamente da un pin GPIO di un microcontrollore?

No. Un pin di un microcontrollore tipicamente non può erogare 20mA in modo affidabile e manca di regolazione di corrente. Utilizzare sempre un circuito di pilotaggio (come un transistor) con una resistenza limitatrice di corrente in serie, come mostrato nella scheda tecnica, per fornire una corrente stabile e controllata all'IRED.

9.3 Perché la condizione di magazzinaggio è così specifica (MSL 3)?

L'involucro in plastica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzare rapidamente, creando pressione interna e potenzialmente causando delaminazione o crepe ("popcorning"). La classificazione MSL e le istruzioni di baking prevengono questa modalità di guasto.

9.4 Come seleziono il valore corretto della resistenza in serie?

Usare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una V_Ftipica di 1.2V e una I_Fdesiderata di 20mA: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohm. Scegliere il valore standard di resistenza più vicino, considerando la potenza nominale (P = I²R).